2-9. ПОЧЕМУ ЦЕПИ, ПОДЧИНЯЮЩИЕСЯ ЗАКОНУ ОМА,. НАЗЫВАЮТ ЛИНЕЙНЫМИ?

Закон Ома позволяет нам вычислять величину тока в проводниках при различных значениях приложенного напряжения. Наоборот, зная приложенное к проводнику напряжение, по закону Ома можно вычислить проходя — щпй по нему ток.

Пусть, например, у нас имеется катушка медной прово­локи C сопротивлением 40 Ом. Требуется определить значе­ния токов в катушке, если приложенное напряжение изме­няется от нуля до 120 в и если температура катушки остается постоянной.

Задаваясь рядом значений тока / и умножая их на со­противление (r = 40 Ом), найдем ряд соответствующих зна­чений напряжения. По закону Ома

И = Hr.

При г = 40 OM находим, что

Току 7 = 0,25 А соответствует напряжение 77=10 б; току 7=1 А — напряжение 77 = 40 б и т. д.

В следующей таблице представлены соответствующие, друг другу значения токов и напряжений для r = 40 Ом.

/ = 0,25

1

1,5

2

3 А

И = 10

40

60

80

120 в

Представим на графике найденную зависимость. Для этого возьмем лист клетчатой бумаги и проведем под пря­мым углом две оси (рис. 2-21); на горизонтальной оси мы будем отсчитывать токи, на вертикальной — напряжения.

Выбираем масштабы нашей диаграммы: пусть 1 А со­ответствует пяти клеткам по горизонтальной оси, а 10 в — одной клетке по вертикальной оси.

Для того чтобы на диаграмме поставить точку, изобра­жающую последнюю пару значений

77 = 120 б, 7 = За,

Проведем две прямые линии: горизонтальную от отметки 120 В и вертикальную от отметки 3 А. Точка пересечения ‘ЭТИХ линий (точка Л) соответствует этим значениям.

Соединим найденную точку А прямой линией с нижним левым углом диаграммы (точка 0).

Теперь нетрудно убедиться, что любой паре найденных нами значений 77 и 7 соответствуют точки, лежащие имен­но на этой прямой: проведя вертикальную линию от отмет­ки 1 А, найдем, что она пересечет нашу прямую на уровне 40 В.

Пользуясь тем же графиком, можно легко найти значе­ния тока в катушке при любом заданном напряжении

Пусть нам требуется найти ток в катушке при напря­жении 70 В. Для этого проводим горизонтальную линию на уровне 70 в до пересечения с нашей наклонной прямой (точка В), а из точки В опускаем перпендикуляр на ось отсчета токов. Этот перпендикуляр встретит ось токов меж­ду отметками 7 и 2. Следовательно, искомый ток больше

Рис. 2-21. Графическое изображение зависи­мости между ГОКОМ и напря>кением на уча­стке цепи, подчиняющемся закону Ома.

ОДНОГО, НО меньше двух ампер. Чтобы уточнить этот ре­зультат, замечаем, что одной клетке соответствует 0,20 А, А точка встречи лежит в четвертой клетке. Следовательно, искомый TOK больше чем в 1,6 А и меньше чем 1,8 А. Эти пределы можно сузить еще больше; эта точка лежит бли­же к правому краю клетки и, следовательно, ток больше чем 1,7 а, но меньше чем 1,8 А, т. е. может быть принят равным 1,75 А.

Зависимость между током и напряжением, выражаемая законом Ома, представляется на графике прямой линией.

Поэтому цепи или участки цепей, подчиняющиеся зако­Ну Ома, называют линейными.

2-10. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЦЕПИ

Во многих естественных проводниковых материалах, а еще чаще в искусственно изготовленных частях (элемен­тах) электрической цепи зависимость между напряжением и током не подчиняется закону Ома.

Проделаем простой опыт с такими элементами электри­ческой цепи. Возьмем, например, бареттер, представляю — ший собой стеклянную колбу (лампочку), внутри которой в атмосфере водорода находится тонкая железная нить. Ток подводится к ней через две металлические проволоки, впаянные в стекло.

источнин регулируе - мого напря-жения,рис. 2-22. схема для определения зависимости тока от напряжения в бареттере (б-3). цепь присоединяется к источнику (генератору), напряжение которого можно легко регулировать.

Включим последовательно с бареттером амперметр, параллельно ему — вольтметр и присоединим образовав­шуюся цепь к источнику регулируемого напряжения

(рис. 2-22).

Постепенно изменяя напряжение источника, будем за­писывать показания приборов, а потом нанесем соответ­ствующие значения на диаграмму.

При изменении напряжения от нуля до 4 в мы наблю­даем постепенное возрастание тока до величины 0,7 А (таблица и рис. 2-23).

Соответствующие значения тока и напряжения бареттера измеренные по схеме рис. 2-22

Ц=о

2

4

8

И

16

18

20 в

7 = 0

0,4

0.7

0,93

0,99

1,00

1,05

1,20 А

При дальнейшем возрастании напряжения до 8 в мы Наблюдаем не удвоение тока (как это следовало бы из закона Ома), а лишь незначительное увеличение тока ДО 0,93 А.

Дальнейшее возрастание напряжения до 18 В сопро­вождается увеличением тока на еще меньшую величину.

Если во время описания опыта следить не только за приборами, но и за самим бареттером, то мы увидим, что по мере возрастания напряжения нить начинает все силь­нее и сильнее светиться. Когда напряжение поднимается до 18 в, нить светится уже очень ярко.

Рис. 2-23. Электрическая характери­стика бареттера.

По горизонтальной оси отложены значения напряжения /одной клеточке соответствуют 2 в’ По вертикальной оси отложены соответ­ствующие значения тока (одной клеточке со­ответствует ток 0,2 А).

Кривая, проведенная на диаграмме, проходит через точки, нанесенные в соответствии с дан­ными таблицы Пользуясь этой кривой, можно C достаточным приближением Оценить значе­ния тока, соответствующие промежуточным значениям напряжения. Так, например, легко найти, что напряжению 7 В должен со­ответствовать ток 0,9 А.

При дальнейшем повышении напряжения снова наблю­дается довольно значительный подъем тока. Однако подъ­ем напряжения до таких величин уже угрожает целости нити.

Из приведенных данных опыта, а также из диаграммы (рис. 2-23), где жирные точки соответствуют данным опы­та, видно, что к бареттеру

Неприменим закон Ома

И что электрическая характеристика бареттера уже не вы­ражается прямой линией. Бареттер представляет собой

Нелинейный элемент электрической цепи.

Техническое назначение бареттера подсказывается ви­дом диаграммы: последовательное включение бареттера 58

Между источником питания (генератором) и потребителем поддерживает ток неизменным, несмотря на возможные колебания напряжения источника. Бареттеры часто вклю­чают последовательно с нитью накала электронных ламп в радиоприемниках.

Б

————————————————————- гоо(

Рис. 2-24. Э. чектрическая харак — ® ISQ
теристика нелинейного керами-
ческого элемента.

По горизонтальной оси отложен ток.

По вертикальной—напряжение. При росте напряжения материал резко улуч — пгает свои провочннковьге свойства При недопустимом подъеме напояжения элемент как бы замыкает провода на­коротко. Его действие похоже на от­крывание предохранительного клапана в паровой установке: клапан автомати­чески открывается при чрезмерном по — П л с п ‘ ч с оо

Вышении давления. U 0^5 1^0 1^5 ^^0 (2

—— Тон

На рис. 2-24 показана электрическая характеристика другого нелинейного элемента, представляющего собой особым образом обожженную глину, смешанную с углем H другими проводящими материалами. Он применяется для отвода тока при чрезмерном повышении напряжения.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *